自动追尾型移动体开発

自動追尾型移動体の開発指導教官：青山義弘研究者：岡出幸久山本雅俊吉田創発表の手順研究背景と目的移動体の検討センサ部開発制御部開発評価と課題研究背景と目的-研究背景-現在、ロボット研究が盛んに行われている授業や実験で得たことを利用してロボット制御の研究は出来ないかセンサ部・制御部にスポットをあてたロボット制御の研究研究背景と目的-研究目的-周りの状況から行動を決定する自律型ロボットの制御方法の検討自律型ロボットとは･･･操縦者を持たない外部からの情報をマイコンや電子回路で解析して行動する研究背景と目的-研究目的-自律型ロボットのモデル⇒カルガモの行列一定な距離をとり、1列に並んでついていく自律型の移動体移動体の検討-移動体の構成-２種類の移動体を設計目標物として先頭を進む移動体

親機(１台)目標物の後をついて行く移動体

子機(数台)移動体の検討-移動体の行動-親機:子機:位置を知らせる親機をさがす障害物:移動体の検討-移動体の行動-親機:子機:位置を知らせる親機をみつける障害物:移動体の検討-移動体の行動-親機:子機:位置を知らせる親機の後につく障害物:移動体の検討-移動体の行動-子機:位置を知らせる親機をさがす親機列:障害物:移動体の検討-親機の仕様-人間によって親機の制御を行う親機に必要な能力自分の位置を知らせる子機がついて来ているかを確認する子機がついてくる速度に調整する進行方向にある障害物を発見する移動体の検討-親機の仕様-人間によって親機の制御を行う親機に必要な能力自分の位置を知らせる子機がついて来ているかを確認する子機がついてくる速度に調整する進行方向にある障害物を発見する

移動体の検討-親機の構成-親機の位置を知らせるLEDを使って特定な光を放つ動作環境 太陽光を受けない室内移動体の検討-子機の仕様-子機に必要な能力親機を見つけて追跡する親機との適当な距離をとる障害物との衝突を回避する速度と進行方向を制御して走る自律型の移動体を作成移動体の検討-子機の仕様-子機に必要な能力前方の物体が親機なのか識別する前方の親機との距離を計測する進行方向にある障害物を発見する能力に合ったセンサを積み込み、子機自ら行動を決定する移動体の検討-子機の構成-障害物センサ前方の物体を検出動力部モーター＆ギヤーボックス移動体の検討

-子機の構成-距離センサ物体との距離を計測識別センサ前方の物体の識別移動体の検討-子機の構成-組み込み制御マイコン

H83048/Fを使用マイコン各センサからの出力結果をもとに行動を決定するセンサ部開発-距離センサの開発-前方の物体の識別→識別センサ物体との距離を計測→距離センサ

コンパクト化２つの機能をまとめたセンサ⇒距離センサを開発センサ部開発-距離センサの概略-親機が放った光を子機が受ける光の有無 → 親機の有無を検出光の強さ → 親機との距離を測定光センサを用いて距離センサの開発を行うセンサ部開発-光センサの選択-蛍光灯の影響を考慮して最適な組み合わせを選びだす蛍光灯の発光スペクトル蛍光灯の光には赤色の成分(λ：680～780nm)

が弱い赤色を発光するＬＥＤ

赤色に敏感な光センサの組み合わせを選択センサ部開発-光センサの特性-LEDと光センサとの間隔dを変えながら出力電圧Vを測定するd光センサ光センサの特性グラフ目標距離間センサ部開発-増幅器設計-出力電圧の変化量が小さい⇒A/D変換結果に影響増幅器によって変化量を大きくする増幅後の特性グラフ目標距離間センサ部開発-ＬＰＦ設計-縦軸：Volts/div50[mV]横軸：Time/div2[msec]光センサはLED以外の光も受けとるセンサ部開発-ＬＰＦ設計-LED以外の光を遮断させる縦軸：Volts/div50[mV]横軸：Time/div2[msec]縦軸：Volts/div2[mV]横軸：Time/div2[msec]LPFセンサ部開発-距離センサの配置図-距離センサを構成するマイコン(A/D変換器)へセンサ部開発-障害物センサの概要-市販されていた『800mm光センサ』を使用する赤外線発光方式の光センサ外乱光に強い変調回路を搭載検出距離の調節可能

特長制御部開発-制御の概要-マイコン制御の特長高性能な制御が可能小型化が可能コスト的に有利制御部開発-制御の概要-H83048/Fの特長周辺機能が充実多数のI/Oポートを所有大容量のフラッシュ・メモリ制御部開発

-制御の概要-マイコン制御の流れマイコンタイマ割り込みセンサ切替＆データ取得制御プログラムモーター制御制御部開発

-制御の概要-マイコン制御の流れマイコンタイマ割り込みセンサ切替＆データ取得制御プログラムモーター制御制御部開発

-制御の概要-マイコン制御の流れマイコンタイマ割り込みセンサ切替＆データ取得制御プログラムモーター制御制御部開発

-制御の概要-マイコン制御の流れマイコンタイマ割り込みセンサ切替＆データ取得制御プログラムモーター制御制御部開発

-制御の概要-マイコン制御の流れマイコンタイマ割り込みセンサ切替＆データ取得制御プログラムモーター制御制御部開発

-制御プログラム-オフセット値Dを取り込む0x0000x3ffA/D変換結果C親機がいない時の距離センサ値DCMAX距離センサ最大値A/D変換結果C制御部開発

-制御プログラム-P(c)を求める0x0000x3ffDCMAX0100P(C)ただし、c距離センサ値制御部開発

-制御プログラム-P(c)から距離関係を推定CDCMAX0100P(C)近すぎ近い遠い適度遠すぎ５つの距離関係c制御部開発

-制御プログラム-移動体の行動を決める条件要素推定した距離関係障害物センサの出力値速度・進行方向決定モーターをＰＷＭ制御する制御部開発-制御プログラム-PWM(PulseWidthModulation)制御スイッチングにより速度制御を行う低速回転でも大きなトルクが得られる評価と課題

-作製した移動体-実際に作った移動体･･･製作台数→１台動作→親機を探す

親機について行く評価と課題

-作製した移動体-実際に作った子機の写真